Nastavimo razgovor o silama koje djeluju na nebeska tijela i efektima koje to uzrokuje. Danas ću govoriti o plimama i negravitacionim poremećajima.
Šta to znači – “negravitacijski poremećaji”? Perturbacije se obično nazivaju malim korekcijama velikih, glavna snaga. Odnosno, govorit ćemo o nekim silama, čiji je utjecaj na objekt mnogo manji od gravitacijskih
Koje druge sile postoje u prirodi osim gravitacije? Ostavimo po strani jake i slabe nuklearne interakcije, one su lokalne prirode (djeluju na ekstremno kratkim udaljenostima). Ali elektromagnetizam je, kao što znamo, mnogo jači od gravitacije i proteže se jednako daleko – beskonačno. Ali pošto električnih naboja suprotni predznaci su obično uravnoteženi, a gravitacijski „naboj“ (čiju ulogu igra masa) je uvijek istog predznaka, tada kod dovoljno velikih masa, naravno, gravitacija dolazi do izražaja. Dakle, u stvarnosti ćemo govoriti o smetnjama kretanja nebeska tela Pod uticajem elektromagnetno polje. Nema više opcija, iako još uvijek postoji tamna energija, ali o tome ćemo kasnije, kada budemo govorili o kosmologiji.
Kao što sam objasnio na , Newtonov jednostavan zakon gravitacije F = G∙M∙m/R² je vrlo zgodan za korištenje u astronomiji, jer većina tijela ima oblik blizak sfernom i dovoljno su udaljena jedno od drugog, tako da se prilikom izračunavanja mogu zamijeniti tačkama - tačkastim objektima koji sadrže njihovu cjelokupnu masu. Ali tijelo konačne veličine, uporedivo s rastojanjem između susjednih tijela, ipak doživljava različite utjecaje sila u svojim različitim dijelovima, jer se ti dijelovi nalaze drugačije od izvora gravitacije, i to se mora uzeti u obzir.
Privlačnost slama i razdire
Da bismo osjetili efekat plime, hajde da izvedemo misaoni eksperiment popularan među fizičarima: zamislimo sebe u liftu koji slobodno pada. Odsiječemo konopac koji drži kabinu i počinjemo padati. Prije nego što padnemo, možemo gledati šta se dešava oko nas. Kašimo slobodne mase i posmatramo kako se ponašaju. Isprva padaju sinhrono, a mi kažemo da je to bestežinsko stanje, jer svi predmeti u ovoj kabini i ona sama osjećaju približno isto ubrzanje slobodnog pada.
Ali vremenom naše materijalne tačkeće početi mijenjati svoju konfiguraciju. Zašto? Budući da je donji na početku bio malo bliži centru privlačenja od gornjeg, pa donji, budući da se jače privlači, počinje da nadmašuje gornji. I bočne tačke ostaju uvijek na istoj udaljenosti od centra gravitacije, ali kako mu se približavaju počinju se približavati jedna drugoj, jer ubrzanja jednake veličine nisu paralelna. Kao rezultat, sistem nepovezanih objekata je deformisan. Ovo se zove efekat plime i oseke.
Sa stanovišta posmatrača koji je oko sebe rasuo zrna i posmatra kako se pojedina zrna kreću dok ceo sistem pada na masivni objekat, može se uvesti takav koncept kao polje plimnih sila. Definirajmo ove sile u svakoj tački kao vektorsku razliku između gravitacijskog ubrzanja u ovoj tački i ubrzanja promatrača ili centra mase, a ako za relativnu udaljenost uzmemo samo prvi član širenja u Taylorovom nizu, dobićemo simetričnu sliku: najbliža zrna će biti ispred posmatrača, udaljena će zaostajati za njim, tj. sistem će se protezati duž ose usmerene prema gravitirajućem objektu, a duž pravca okomitih na njega čestice će biti pritisnute prema posmatraču.
Šta mislite da će se dogoditi kada se planeta uvuče u crnu rupu? Oni koji nisu slušali predavanja iz astronomije obično misle da će crna rupa otkinuti materiju samo sa površine okrenute prema sebi. Oni ne znaju da se skoro jednako snažan efekat javlja na drugoj strani tijela koje slobodno pada. One. pocijepan je u dva dijametralno suprotna smjera, a ne u jednom.
Opasnosti svemira
Da bismo pokazali koliko je važno uzeti u obzir efekat plime i oseke, uzmimo Međunarodnu svemirsku stanicu. On, kao i svi sateliti Zemlje, slobodno pada u gravitacionom polju (ako motori nisu uključeni). A polje plimnih sila oko njega je sasvim opipljiva stvar, pa kad astronaut radi dalje vani stanicu, definitivno se veže za nju, i to po pravilu sa dva kabla - za svaki slučaj, nikad se ne zna šta može da se desi. A ako se nađe nevezan u onim uslovima u kojima ga plimne sile odvlače od centra stanice, lako može izgubiti kontakt s njim. To se često dešava sa alatima, jer ih ne možete sve povezati. Ako astronautu nešto ispadne iz ruku, onda ovaj objekt odlazi u daljinu i postaje nezavisni satelit Zemlje.
Plan rada za ISS uključuje ispitivanja u svemiru ličnog mlaznog ranca. A kada mu motor pokvari, plimne sile odnesu astronauta, a mi ga izgubimo. Imena nestalih su povjerljiva.
Ovo je, naravno, šala: na sreću, takav incident se još nije dogodio. Ali ovo bi se vrlo lako moglo dogoditi! A možda će se to jednog dana i dogoditi.
Planeta-okean
Vratimo se na Zemlju. Ovo nam je najzanimljiviji objekt, a plimne sile koje djeluju na njega se dosta primjetno osjećaju. Sa kojih nebeskih tijela djeluju? Glavni je Mesec, jer je blizu. Sledeći najveći udar je Sunce, jer je masivno. I druge planete imaju određeni uticaj na Zemlju, ali je to jedva primetno.
Za analizu vanjskih gravitacijskih utjecaja na Zemlju, obično se predstavlja kao čvrsta lopta prekrivena tečnom ljuskom. Ovo je dobar model, jer naša planeta zapravo ima pokretnu školjku u obliku okeana i atmosfere, a sve ostalo je prilično čvrsto. Iako Zemljina kora i unutrašnji slojevi imaju ograničenu krutost i blago su podložni utjecaju plime i oseke, njihova elastična deformacija može se zanemariti pri izračunavanju utjecaja na ocean.
Ako nacrtamo vektore sile plime i oseke u sistemu Zemljinog centra mase, dobijamo sljedeću sliku: polje plimnih sila vuče okean duž ose Zemlja-Mjesec, a u ravni okomitoj na njega pritiska ga u centar Zemlje. . Dakle, planeta (barem njena pokretna školjka) teži da poprimi oblik elipsoida. U tom slučaju se pojavljuju dvije izbočine (nazivaju se plimne grbe) na suprotnim stranama globus: jedan je okrenut prema Mjesecu, drugi je okrenut od Mjeseca, a u traci između njih, shodno tome, pojavljuje se "konveksnost" (tačnije, površina okeana ima manju zakrivljenost).
Zanimljivija stvar se dešava u jazu - gde vektor plimne sile pokušava da pomeri tečnu školjku zemljine površine. I ovo je prirodno: ako želite na jednom mjestu podići more, a na drugom ga spustiti, onda morate vodu odatle premjestiti ovamo. A između njih, plimne sile tjeraju vodu do "sublunarne tačke" i do "anti-lunarne tačke".
Kvantifikacija efekta plime i oseke je vrlo jednostavna. Zemljina gravitacija pokušava okean učiniti sfernim, a plimni dio lunarnog i sunčevog utjecaja pokušava ga rastegnuti duž njegove ose. Kada bismo Zemlju ostavili na miru i dozvolili joj da slobodno pada na Mesec, visina izbočine bi dostigla oko pola metra, tj. Okean se uzdiže samo 50 cm iznad svog prosječnog nivoa. Ako putujete brodom na otvoreno more ili okean, pola metra se ne primjećuje. Ovo se zove statična plima.
Gotovo na svakom ispitu naiđem na studenta koji samouvjereno tvrdi da se plima dešava samo na jednoj strani Zemlje – na onoj okrenutoj prema Mjesecu. Po pravilu, to kaže devojka. Ali dešava se, iako ređe, da mladići greše u ovom pitanju. U isto vrijeme, općenito, djevojčice imaju dublje znanje o astronomiji. Bilo bi interesantno otkriti razlog za ovu asimetriju "plime i oseke".Ali da biste stvorili ispupčenje od pola metra na sublunarnoj tački, ovdje morate destilirati veliku količinu vode. Ali površina Zemlje ne ostaje nepomična, ona se brzo rotira u odnosu na pravac Meseca i Sunca, čineći punu revoluciju za jedan dan (a Mesec se kreće polako u orbiti - jedan obrt oko Zemlje za skoro jedan mjesec). Zbog toga plimna grba neprestano teče duž površine okeana, tako da je čvrsta površina Zemlje ispod plimne grbe 2 puta dnevno i 2 puta ispod plimnog pada nivoa okeana. Procijenimo: 40 hiljada kilometara (dužina Zemljinog ekvatora) dnevno, to je 463 metra u sekundi. To znači da ovaj talas od pola metra, poput mini-cunamija, nadzvučnom brzinom pogađa istočne obale kontinenata u ekvatorskoj regiji. Na našim geografskim širinama, brzina doseže 250-300 m/s - također prilično: iako val nije jako visok, zbog inercije može stvoriti odličan efekat.
Drugi objekat po uticaju na Zemlju je Sunce. On je 400 puta udaljeniji od nas od Meseca, ali 27 miliona puta masivniji. Stoga su efekti sa Mjeseca i sa Sunca uporedivi po veličini, iako Mjesec ipak djeluje malo jače: gravitacijski plimni efekat sa Sunca je otprilike upola slabiji nego s Mjeseca. Ponekad je njihov uticaj kombinovan: to se dešava na mladom mesecu, kada Mesec prolazi kroz pozadinu Sunca, i na punom mesecu, kada je Mesec na suprotnoj strani od Sunca. Ovih dana - kada se Zemlja, Mjesec i Sunce poravnaju, a to se dešava svake dvije sedmice - ukupan efekat plime je jedan i po puta veći nego samo od Mjeseca. I nakon nedelju dana, Mesec prođe četvrtinu svoje orbite i nađe se u kvadraturi sa Suncem (pravi ugao između pravaca na njima), a onda njihov uticaj jedan drugog slabi. U prosjeku, visina plime na otvorenom moru varira od četvrt metra do 75 centimetara.
Mornari već dugo poznaju plimu. Šta kapetan radi kada se brod nasukao? Ako ste čitali morske avanturističke romane, onda znate da on odmah gleda u kojoj je fazi Mjesec i čeka sljedeći pun mjesec ili mlad mjesec. Tada maksimalna plima može podići brod i ponovo ga isplivati.
Obalni problemi i karakteristike
Plima je posebno važna za lučke radnike i nautičare koji se spremaju uvesti svoj brod u luku ili iz nje. U pravilu se problem plitke vode javlja u blizini obale, a kako bi se spriječilo da ometa kretanje brodova, za ulazak u zaljev kopaju se podvodni kanali - umjetni plovni putevi. Njihova dubina treba uzeti u obzir visinu maksimalne oseke.
Ako pogledamo visinu plime i oseke u nekom trenutku i nacrtamo linije jednakih visina vode na karti, dobićemo koncentrične krugove sa centrima u dvije tačke (sublunarna i anti-mjesečeva), u kojima je plima najveća . Ako bi se orbitalna ravan Mjeseca poklapala sa ravninom Zemljinog ekvatora, tada bi se ove tačke uvijek kretale duž ekvatora i napravile bi punu revoluciju dnevno (tačnije, za 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Međutim, Mjesec se ne kreće u ovoj ravni, već blizu ravni ekliptike, u odnosu na koju je ekvator nagnut za 23,5 stepeni. Dakle, sublunarna tačka takođe "šeta" duž geografske širine. Dakle, u istoj luci (tj. na istoj geografskoj širini) visina maksimalne plime, koja se ponavlja svakih 12,5 sati, mijenja se tokom dana u zavisnosti od orijentacije Mjeseca u odnosu na Zemljin ekvator.
Ova „sitnica“ je važna za teoriju plime i oseke. Pogledajmo još jednom: Zemlja rotira oko svoje ose, a ravan lunarne orbite je nagnuta prema njoj. Stoga svi morska luka tokom dana „okreće“ Zemljin pol, jednom padajući u područje najveće plime, a nakon 12,5 sati – ponovo u područje plime, ali manje visoko. One. dvije plime tokom dana nisu jednake po visini. Jedna je uvijek veća od druge, jer ravan mjesečeve orbite ne leži u ravni Zemljinog ekvatora.
Za stanovnike obale, efekat plime je od vitalnog značaja. Na primjer, u Francuskoj postoji jedan koji je s kopnom povezan asfaltnim putem položenim uz dno tjesnaca. Na ostrvu živi mnogo ljudi, ali ne mogu koristiti ovaj put dok je nivo mora visok. Ovim putem se može voziti samo dva puta dnevno. Ljudi se voze i čekaju oseku, kada nivo vode opadne i put postane pristupačan. Ljudi putuju na posao i s posla na obali koristeći posebnu tablicu plime i oseke koja se objavljuje za svako obalno naselje. Ako se ovaj fenomen ne uzme u obzir, voda može preplaviti pješaka na putu. Turisti jednostavno dođu tamo i prošetaju da pogledaju dno mora kada nema vode. A lokalni stanovnici skupljaju nešto sa dna, ponekad čak i za hranu, tj. u suštini, ovaj efekat hrani ljude.
Život je nastao iz okeana zahvaljujući osekama i osekama. Kao rezultat oseke, neke obalne životinje našle su se na pijesku i bile prisiljene naučiti udisati kisik direktno iz atmosfere. Da nije bilo Mjeseca, onda život možda ne bi tako aktivno izlazio iz okeana, jer je tamo dobro u svakom pogledu - termostatsko okruženje, bestežinsko stanje. Ali ako ste se iznenada našli na obali, morali ste nekako preživjeti.
Obala je, posebno ako je ravna, jako izložena za vrijeme oseke. I neko vrijeme ljudi gube priliku da koriste svoje plovilo, ležeći bespomoćno kao kitovi na obali. Ali u tome ima nečeg korisnog, jer se period oseke može iskoristiti za popravku brodova, posebno u nekim zaljevima: brodovi su zaplovili, zatim je voda otišla, a u ovo vrijeme se mogu popraviti.
Na primjer, postoji zaliv Fundy istočna obala Kanada, za koju se kaže da ima najveću plimu na svijetu: pad nivoa vode može doseći 16 metara, što se smatra rekordom za morsku plimu na Zemlji. Mornari su se prilagodili ovom svojstvu: za vrijeme plime dovode brod na obalu, učvršćuju ga, a kada voda nestane, brod visi, a dno se može začepiti.
Ljudi su odavno počeli da prate i redovno bilježe trenutke i karakteristike plime kako bi naučili kako predvidjeti ovu pojavu. Ubrzo izmišljeno mjerač oseke- uređaj u kojem se plovak kreće gore-dolje ovisno o razini mora, a očitanja se automatski iscrtavaju na papiru u obliku grafikona. Inače, mjerna sredstva gotovo se nisu promijenila od prvih osmatranja do danas.
Na osnovu velikog broja hidrografskih zapisa, matematičari pokušavaju stvoriti teoriju plime i oseke. Ako imate dugoročnu evidenciju o periodičnom procesu, možete ga razložiti na elementarne harmonike - sinusoide različitih amplituda sa više perioda. A zatim, nakon što odredite parametre harmonika, produžite ukupnu krivu u budućnost i na osnovu toga napravite tabele plima i oseke. Danas se takve tabele objavljuju za svaku luku na Zemlji, a svaki kapetan koji se sprema ući u luku uzima sto za njega i vidi kada će biti dovoljan nivo vode za njegov brod.
Najpoznatija priča vezana za prediktivna izračunavanja dogodila se tokom Drugog svjetskog rata. svjetski rat: 1944. naši saveznici - Britanci i Amerikanci - hteli su da otvore drugi front protiv nacističke Nemačke, za to je bilo potrebno iskrcati se na francuskoj obali. Sjeverna obala Francuske je u tom pogledu vrlo neugodna: obala je strma, visoka 25-30 metara, a okeansko dno prilično plitko, pa se brodovi mogu približiti obali samo u vrijeme najveće plime. Da su se nasukali, jednostavno bi ih pucali iz topova. Da bi se to izbjeglo, napravljen je poseban mehanički (elektronskih još nije bilo) kompjuter. Izvršila je Fourierovu analizu vremenskih serija na nivou mora koristeći bubnjeve koji se rotiraju sopstvenom brzinom, kroz koje je prolazio metalni kabel, koji je sažimao sve članove Fourierovog niza, a pero spojeno na kabel iscrtavalo je grafikon visine plime i oseke u odnosu na vrijeme. To je bio strogo povjerljivi rad koji je uvelike unaprijedio teoriju plime i oseke jer je bilo moguće s dovoljnom preciznošću predvidjeti trenutak najveće plime, zahvaljujući kojoj su teški vojni transportni brodovi preplivali Lamanš i iskrcali trupe na obalu. Tako su matematičari i geofizičari spasili živote mnogih ljudi.
Neki matematičari pokušavaju generalizirati podatke na planetarnoj skali, pokušavajući stvoriti jedinstvenu teoriju plime i oseke, ali upoređuju zapise napravljene u različitim mjestima, je teško jer je Zemlja vrlo nepravilna. Samo u nultom aproksimaciji jedan okean pokriva cijelu površinu planete, ali u stvarnosti postoje kontinenti i nekoliko slabo povezanih okeana, a svaki okean ima svoju frekvenciju prirodnih oscilacija.
Prethodne rasprave o fluktuacijama nivoa mora pod uticajem Mjeseca i Sunca odnosile su se na otvorene okeanske prostore, gdje se ubrzanje plime i oseke uvelike razlikuje od jedne obale do druge. A u lokalnim vodenim tijelima - na primjer, jezerima - može li plima stvoriti primjetan učinak?
Čini se da ne bi trebalo biti, jer je na svim tačkama jezera ubrzanje plime približno isto, razlika je mala. Na primjer, u centru Evrope nalazi se Ženevsko jezero, dugačko je samo oko 70 km i ni na koji način nije povezano sa okeanima, ali ljudi su odavno primijetili da tamo ima značajnih dnevnih oscilacija vode. Zašto nastaju?
Da, sila plime je izuzetno mala. Ali najvažnije je da je redovno, tj. radi periodično. Svi fizičari znaju efekat da, kada se sila periodično primjenjuje, ponekad uzrokuje povećanu amplitudu oscilacija. Na primjer, uzmete činiju supe iz kafeterije i... To znači da je frekvencija vaših koraka u rezonanciji sa prirodnim vibracijama tečnosti u ploči. Primijetivši to, naglo mijenjamo tempo hodanja - i juha se "smiruje". Svako vodeno tijelo ima svoju osnovnu rezonantnu frekvenciju. I šta veća veličina rezervoara, to je niža frekvencija prirodnih vibracija tečnosti u njemu. Dakle, ispostavilo se da je vlastita rezonantna frekvencija Ženevskog jezera umnožak frekvencije plime i oseke, a mali utjecaj plime i oseke "gubi" Ženevsko jezero tako da se nivo na njegovim obalama prilično zamjetno mijenja. Ovi dugoperiodični stajaći talasi koji se javljaju u zatvorenim vodenim tijelima nazivaju se seiches.
Energija plime i oseke
Danas pokušavaju povezati jedan od alternativnih izvora energije sa efektom plime i oseke. Kao što sam rekao, glavni efekat plime nije to što voda raste i opada. Glavni efekat je plimna struja koja pomiče vodu oko cijele planete u jednom danu.
Na plitkim mestima ovaj efekat je veoma važan. U području Novog Zelanda, kapetani čak i ne riskiraju da vode brodove kroz neke tjesnace. Jedrilice nikada nisu uspjele proći tamo, i modernih brodova teško prolaze, jer je dno plitko i plimne struje imaju ogromnu brzinu.
Ali pošto voda teče, ova kinetička energija se može iskoristiti. A već su izgrađene i elektrane u kojima se turbine rotiraju naprijed-natrag zbog plimskih struja. Prilično su funkcionalni. Prva plimna elektrana (TE) napravljena je u Francuskoj, i danas je najveća na svijetu, snage 240 MW. U poređenju sa hidroelektranom, nije tako sjajan, naravno, ali opslužuje najbliža ruralna područja.
Što je bliže polu, to je manja brzina plimnog vala, stoga u Rusiji nema obala koje bi imale vrlo snažne plime. Generalno, imamo malo izlaza na more, a obala Arktičkog okeana nije posebno isplativa za korištenje energije plime i oseke, također zato što plima tjera vodu sa istoka na zapad. Ali još uvijek postoje mjesta pogodna za PES, na primjer, Kislaya Bay.
Činjenica je da u zaljevima plima uvijek stvara veći učinak: val se podiže, juri u zaljev, a on se sužava, sužava - i amplituda se povećava. Sličan proces se događa kao da je bič napukao: u početku dugi val polako putuje duž biča, ali onda se masa dijela biča koji je uključen u kretanje smanjuje, pa se brzina povećava (impuls mv je očuvan!) i na uskom kraju dostiže supersonični, usled čega čujemo klik.
Stvarajući eksperimentalnu Kislogubsku TE male snage, inženjeri energetike su pokušali da shvate koliko se efikasno plime na cirkumpolarnim geografskim širinama mogu koristiti za proizvodnju električne energije. Nema mnogo ekonomskog smisla. Međutim, sada postoji projekat za veoma moćnu rusku TE (Mezenskaya) - za 8 gigavata. Da bi se postigla ova kolosalna snaga, potrebno je blokirati veliki zaliv, koji branom odvaja Bijelo more od Barencovog mora. Istina, vrlo je sumnjivo da će se to raditi sve dok imamo naftu i gas.
Prošlost i budućnost plime i oseke
Usput, odakle dolazi energija plime i oseke? Turbina se okreće, stvara se električna energija, a koji objekt gubi energiju?
Pošto je izvor energije plime i oseke rotacija Zemlje, ako crpimo iz nje, to znači da se rotacija mora usporiti. Čini se da Zemlja ima interni izvori energije (toplota iz dubine dolazi od geohemijskih procesa i raspada radioaktivnih elemenata), postoji nešto za nadoknađivanje gubitka kinetičke energije. To je tačno, ali tok energije, koji se prosječno širi gotovo ravnomjerno u svim smjerovima, teško može značajno utjecati na ugaoni moment i promijeniti rotaciju.
Da se Zemlja ne okreće, plimne grbe bi bile usmjerene tačno u smjeru Mjeseca i suprotnom smjeru. Ali, dok se rotira, Zemljino ih tijelo nosi naprijed u smjeru svoje rotacije - i nastaje stalna divergencija vrha plime i sublunarne točke od 3-4 stepena. čemu ovo vodi? Jače ga privlači grba koja je bliža Mjesecu. Ova gravitaciona sila ima tendenciju da uspori Zemljinu rotaciju. A suprotna grba je dalje od Meseca, pokušava da ubrza rotaciju, ali se slabije privlači, pa rezultujući moment sile ima kočni efekat na rotaciju Zemlje.
Dakle, naša planeta konstantno smanjuje svoju brzinu rotacije (iako ne sasvim redovno, skokovima, što je zbog posebnosti prijenosa mase u oceanima i atmosferi). Kakav uticaj imaju Zemljine plime i oseke na Mesec? Blisko plimno ispupčenje vuče za sobom i Mjesec, dok ga udaljeno, naprotiv, usporava. Prva sila je veća, zbog čega se Mjesec ubrzava. Sjetite se sada iz prethodnog predavanja, šta se dešava sa satelitom koji je nasilno povučen naprijed u kretanju? Kako se njegova energija povećava, ona se udaljava od planete i njena ugaona brzina se smanjuje jer se orbitalni radijus povećava. Inače, povećanje perioda okretanja Mjeseca oko Zemlje primijećeno je još u vrijeme Njutna.
Govoreći brojkama, Mjesec se udaljava od nas za oko 3,5 cm godišnje, a dužina Zemljinog dana se povećava za stoti dio sekunde svakih sto godina. Izgleda kao besmislica, ali zapamtite da Zemlja postoji milijardama godina. Lako je izračunati da je u vrijeme dinosaurusa bilo oko 18 sati u danu (sadašnji sati, naravno).
Kako se Mjesec udaljava, plimne sile postaju sve manje. Ali on se uvek udaljavao, a ako pogledamo u prošlost, videćemo da je pre Mesec bio bliže Zemlji, što znači da su plime bile veće. Možete cijeniti, na primjer, da su u arhejskoj eri, prije 3 milijarde godina, plime bile kilometarske visoke.
Plimni fenomeni na drugim planetama
Naravno, iste se pojave dešavaju i u sistemima drugih planeta sa satelitima. Jupiter je, na primjer, veoma masivna planeta sa veliki broj sateliti. Njegova četiri najveća satelita (nazvani su Galilejevi jer ih je Galileo otkrio) su pod velikim uticajem Jupitera. Najbliži od njih, Io, u potpunosti je prekriven vulkanima, među kojima ima više od pedeset aktivnih, a emituju "dodatnu" materiju 250-300 km naviše. Ovo otkriće bilo je prilično neočekivano: tako moćnih vulkana nema na Zemlji, ali ovdje malo tijelo veličine Mjeseca, koji se odavno trebao ohladiti, ali umjesto toga zrači toplinu na sve strane. Gdje je izvor ove energije?
Iova vulkanska aktivnost nije bila iznenađenje za sve: šest mjeseci prije nego što se prva sonda približila Jupiteru, dvojica američkih geofizičara objavila su rad u kojem su izračunali Jupiterov plimni utjecaj na ovaj mjesec. Ispostavilo se da je toliko velik da bi mogao deformirati tijelo satelita. A tokom deformacije, toplota se uvijek oslobađa. Kada uzmemo komad hladnog plastelina i počnemo ga mijesiti u rukama, nakon nekoliko kompresija postaje mekan i savitljiv. To se ne događa zato što ga je ruka zagrijala svojom toplinom (isto će se dogoditi ako ga zgnječite u hladnom škripcu), već zato što je deformacija u njega unijela mehaničku energiju koja se pretvarala u toplinsku energiju.
Ali zašto se, zaboga, oblik satelita mijenja pod utjecajem plime i oseke sa Jupitera? Čini se da je, krećući se po kružnoj orbiti i rotirajući sinhrono, poput našeg Mjeseca, jednom postao elipsoid - i nema razloga za naknadna izobličenja oblika? Međutim, postoje i drugi sateliti u blizini Ia; svi oni uzrokuju da se njegova (Io) orbita lagano pomjera naprijed-nazad: ili se približava Jupiteru ili se udaljava. To znači da plimni utjecaj ili slabi ili se pojačava, a oblik tijela se stalno mijenja. Inače, o plimama još nisam govorio čvrsto telo Zemlja: oni, naravno, takođe postoje, nisu tako visoki, oko decimetar. Ako sjedite na svom mjestu šest sati, tada ćete zahvaljujući plimi i oseci "hodati" dvadesetak centimetara u odnosu na centar Zemlje. Ova vibracija je ljudima, naravno, neprimjetna, ali geofizički instrumenti je registruju.
Za razliku od čvrste Zemlje, površina Ioa fluktuira sa amplitudom od mnogo kilometara tokom svakog orbitalnog perioda. Velika količina energije deformacije se raspršuje kao toplina i zagrijava podzemnu površinu. Inače, na njemu se ne vide meteoritski krateri, jer vulkani neprestano bombarduju cijelu površinu svježom materijom. Čim se formira udarni krater, sto godina kasnije prekriven je produktima erupcija susjednih vulkana. Oni rade kontinuirano i vrlo snažno, a tome se dodaju i pukotine u kori planete, kroz koje iz dubina teče otopljeni minerali, uglavnom sumpor. At visoke temperature potamni, pa potok iz kratera izgleda crn. A lagani rub vulkana je ohlađena supstanca koja pada oko vulkana. Na našoj planeti materija izbačena iz vulkana obično se usporava zrakom i pada blizu otvora, formirajući konus, ali na Io nema atmosfere i leti balističkom putanjom daleko u svim smjerovima. Možda je ovo primjer najmoćnijeg efekta plime i oseke u Sunčevom sistemu.
Drugi Jupiterov satelit, Evropa, sve liči na naš Antarktik, prekriven je neprekidnom ledenom korom, na nekim mestima napukao, jer i njega nešto stalno deformiše. Budući da je ovaj satelit udaljeniji od Jupitera, efekat plime i oseke ovdje nije tako jak, ali ipak prilično uočljiv. Ispod ove ledene kore nalazi se tečni okean: fotografije prikazuju fontane koje izviru iz nekih pukotina koje su se otvorile. Pod uticajem plimnih sila, okean bjesni, a ledena polja plutaju i sudaraju se na njegovoj površini, slično kao što imamo u Arktičkom okeanu i kod obala Antarktika. Izmjerena električna provodljivost okeanske tekućine Evrope ukazuje na to slanu vodu. Zašto tamo ne bi bilo života? Bilo bi primamljivo spustiti uređaj u jednu od pukotina i vidjeti tko tamo živi.
U stvari, ne susreću se sve planete. Na primjer, Enceladus, mjesec Saturna, također ima ledenu koru i ocean ispod. Ali proračuni pokazuju da energija plime i oseke nije dovoljna za održavanje subglacijalnog oceana tečno stanje. Naravno, osim plime, bilo koje nebesko tijelo ima i druge izvore energije - na primjer, raspadajuće radioaktivne elemente (uranijum, torijum, kalij), ali na malim planetama teško da mogu igrati značajnu ulogu. To znači da postoji nešto što još ne razumijemo.
Efekat plime je izuzetno važan za zvijezde. Zašto - više o tome u narednom predavanju.
Naša planeta je stalno u gravitacionom polju koje stvaraju Mesec i Sunce. Ovo uzrokuje jedinstveni fenomen izražen u osekama i osekama na Zemlji. Pokušajmo otkriti da li ti procesi utječu okruženje i ljudski život.
Mehanizam fenomena "oseke i oseke"
Priroda formiranja oseka i oseka već je dovoljno proučena. Tokom godina, naučnici su proučavali uzroke i rezultate ovog fenomena.
Slična kolebanja nivoa zemaljskih voda mogu se prikazati u sledećem sistemu:
- Nivo vode postepeno raste, dostižući najvišu tačku. Ova pojava se zove puna voda.
- Nakon određenog vremenskog perioda, voda počinje da jenjava. Naučnici su ovom procesu dali definiciju "oseke".
- Otprilike šest sati voda nastavlja da se odvodi do svoje minimalne tačke. Ova promjena je nazvana u obliku izraza „niska voda“.
Možete uočiti određeni obrazac ako posmatrate proces plime na istom mjestu mjesec dana. Rezultati analize su zanimljivi: dnevni mali i puna voda mijenja svoju lokaciju. Uz takav prirodni faktor kao što je formiranje mladog mjeseca i punog mjeseca, nivoi objekata koji se proučavaju udaljavaju se jedan od drugog.
Posljedično, ovo čini amplitudu plime dva puta mjesečno na maksimumu. Pojava najmanje amplitude takođe se javlja periodično, kada se, nakon karakterističnog uticaja Meseca, nivoi niske i visoke vode postepeno približavaju jedan drugom.
Uzroci oseka i oseka na Zemlji
Postoje dva faktora koji utiču na formiranje oseka i oseka. Treba pažljivo razmotriti oba objekta koja utiču na promjene u vodenom prostoru Zemlje.
Utjecaj lunarne energije na oseke i oseke
Iako je uticaj Sunca na uzrok plime i oseke neosporan, najveći značaj u ovom pitanju pripada uticaju lunarne aktivnosti. Da bi se osjetio značajan uticaj gravitacije satelita na našu planetu, potrebno je pratiti razliku u gravitaciji Mjeseca u različitim dijelovima Zemlje.
Rezultati eksperimenta će pokazati da je razlika u njihovim parametrima prilično mala. Stvar je u tome da je tačka na Zemljinoj površini najbliža Mesecu bukvalno 6% podložnija spoljašnjem uticaju od tačke koja je najudaljenija. Sa sigurnošću se može reći da ovo razdvajanje sila gura Zemlju u pravcu putanje Mjesec-Zemlja.
Uzimajući u obzir činjenicu da se naša planeta stalno okreće oko svoje ose tokom dana, dvostruki plimni val prolazi dva puta duž perimetra stvorenog poteza. Ovo je popraćeno stvaranjem takozvanih dvostrukih "dolina", čija visina, u principu, ne prelazi 2 metra u Svjetskom okeanu.
Na teritoriju zemaljskog kopna takve fluktuacije dostižu najviše 40-43 centimetra, što u većini slučajeva ostaje neprimijećeno od strane stanovnika naše planete.
Sve to dovodi do toga da ne osjećamo snagu oseke i oseke ni na kopnu ni u vodenom elementu. Sličan fenomen možete primijetiti na uskom pojasu obale, jer vode oceana ili mora ponekad inercijom dobivaju impresivne visine.
Iz svega rečenog možemo zaključiti da su oseke i oseke najbliže povezane sa Mjesecom. To čini istraživanje u ovoj oblasti najzanimljivijim i najrelevantnijim.
Utjecaj solarne aktivnosti na oseke i oseke
Značajna udaljenost glavne zvijezde Sunčevog sistema od naše planete znači da je njen gravitacijski utjecaj manje primjetan. Kao izvor energije, Sunce je svakako mnogo masivnije od Mjeseca, ali se ipak osjeća impresivnom udaljenosti između dva nebeska objekta. Amplituda plime i oseke Sunca je skoro upola manja od plimnih procesa Zemljinog satelita.
Poznata je činjenica da se za vrijeme punog mjeseca i rasta mjeseca sva tri nebeska tijela - Zemlja, Mjesec i Sunce - nalaze na istoj pravoj liniji. To dovodi do dodavanja lunarnih i solarnih plime.
U periodu usmjeravanja od naše planete do njenog satelita i glavne zvijezde Sunčevog sistema, koji se međusobno razlikuju za 90 stepeni, postoji određeni utjecaj Sunca na proces koji se proučava. Dolazi do povećanja nivoa oseke i smanjenja nivoa plime i oseke zemaljskih voda.
Sve ukazuje da solarna aktivnost utiče i na energiju plime i oseke na površini naše planete.
Glavne vrste plime i oseke
Ovaj koncept se može klasificirati prema trajanju ciklusa plime. Razgraničenje će biti zabilježeno korištenjem sljedećih tačaka:
- Poludnevne promjene na površini vode. Takve transformacije sastoje se od dvije pune i iste količine nepotpune vode. Parametri naizmjeničnih amplituda su gotovo jednaki jedni drugima i izgledaju kao sinusoidna kriva. Najviše su lokalizirani u vodama Barentsovog mora, na ogromnom obalnom pojasu Bijelog mora i na području gotovo cijelog Atlantskog oceana.
- Dnevna kolebanja vodostaja. Njihov proces se sastoji od jedne pune i nepotpune vode za period koji se računa u toku dana. Sličan fenomen se uočava u regiji Tihog okeana, a njegovo formiranje je izuzetno rijetko. Tokom prolaska Zemljinog satelita kroz ekvatorijalnu zonu moguć je efekat stajaće vode. Ako je Mjesec nagnut najmanjom brzinom, javljaju se male plime i oseke ekvatorijalne prirode. U najvećem broju dolazi do procesa formiranja tropske plime, praćene najvećom snagom dotoka vode.
- Plima i oseka mješoviti tip . Ovaj koncept uključuje prisustvo poludnevnih i dnevnih plima nepravilne konfiguracije. Poludnevne promjene u nivou zemljine vodene ljuske, koje imaju nepravilnu konfiguraciju, na mnogo su načina slične poludnevnim plimama. U izmijenjenim dnevnim plimama može se uočiti tendencija dnevnih fluktuacija u zavisnosti od stepena deklinacije Mjeseca. Vode Tihog okeana su najosjetljivije mješovitim plimama.
- Abnormalne plime. Ovi usponi i padovi vode ne odgovaraju opisu nekih od gore navedenih znakova. Ova anomalija je povezana s konceptom "plitke vode", koja mijenja ciklus porasta i pada nivoa vode. Utjecaj ovog procesa posebno je uočljiv na ušćima rijeka, gdje su plime kraće od oseke. Slična kataklizma se može uočiti u nekim dijelovima Lamanša i u strujama Bijelog mora.
Zemljina karta plime i oseke
Postoji takozvani plima. Neophodan je ljudima koji po prirodi svojih aktivnosti ovise o promjenama nivoa vode na Zemlji. Da biste imali tačne informacije o ovom fenomenu, morate obratiti pažnju na:
- Označavanje područja gdje je važno znati podatke o plimi. Vrijedno je zapamtiti da će čak i blisko smješteni objekti imati različite karakteristike fenomen interesovanja.
- Pronalaženje potrebne informacije koristeći Internet resurse. Za preciznije informacije možete posjetiti luku regije koja se proučava.
- Specifikacija vremena potrebe za tačnim podacima. Ovaj aspekt zavisi od toga da li su informacije potrebne za određeni dan ili je raspored istraživanja fleksibilniji.
- Rad sa stolom u režimu nastalih potreba. Prikazat će sve informacije o plimi i oseci.
- Kolone na vrhu tabele ukazuju na dane i datume navodne pojave. Ova tačka će omogućiti da se razjasni tačka u kojoj se određuje vremenski okvir onoga što se proučava.
- Ispod privremene obračunske linije nalaze se brojevi postavljeni u dva reda. U formatu dana ovdje se nalazi dekodiranje faza izlaska i izlaska sunca.
- Ispod je grafikon u obliku talasa. Ovi indikatori bilježe vrhove (plime) i padove (oseke) voda istraživanog područja.
- Nakon izračunavanja amplitude talasa, lociraju se podaci o postavci nebeskih tijela koja utiču na promjene u vodenoj ljusci Zemlje. Ovaj aspekt će vam omogućiti da posmatrate aktivnost Meseca i Sunca.
- Na obje strane tabele možete vidjeti brojeve sa plusom i negativni pokazatelji. Ova analiza je važna za određivanje nivoa porasta ili pada vode, izračunatog u metrima.
Svi ovi pokazatelji ne mogu jamčiti stopostotnu informaciju, jer nam sama priroda diktira parametre prema kojima dolazi do njenih strukturnih promjena.
Utjecaj plime i oseke na okoliš i čovjeka
Mnogo je faktora koji utiču na oseke i oseke na ljudski život i životnu sredinu. Među njima ima otkrića fenomenalne prirode koja zahtijevaju pažljivo proučavanje.
Lažni talasi: hipoteze i posledice fenomena
Ovaj fenomen izaziva mnogo kontroverzi među ljudima koji vjeruju samo bezuvjetnim činjenicama. Činjenica je da se putujući talasi ne uklapaju ni u jedan sistem za nastanak ovog fenomena.
Proučavanje ovog objekta postalo je moguće uz pomoć radarskih satelita. Ove strukture su omogućile snimanje desetak talasa ultra velike amplitude u periodu od nekoliko nedelja. Veličina takvog uspona vodenog tijela je oko 25 metara, što ukazuje na ogromnu veličinu fenomena koji se proučava.
Nevaljali talasi direktno utiču na ljudski život, jer su tokom proteklih decenija takve anomalije nosile ogromna plovila poput supertankera i kontejnerskih brodova u dubine okeana. Priroda nastanka ovog zapanjujućeg paradoksa je nepoznata: džinovski valovi se formiraju trenutno i nestaju jednako brzo.
Postoji mnogo hipoteza o razlogu nastanka ovakvog hira prirode, ali je pojava vrtloga (pojedinačnih talasa usled sudara dva solitona) moguća uz intervenciju aktivnosti Sunca i Meseca. Ovo pitanje i dalje postaje razlog za diskusiju među naučnicima specijalizovanim za ovu temu.
Utjecaj plime i oseke na organizme koji nastanjuju Zemlju
Osme i oseke okeana i mora posebno utiču na morski život. Ova pojava stvara najveći pritisak na stanovnike priobalnih voda. Hvala za ovu promjenu Kako nivo vode na Zemlji raste, razvijaju se organizmi koji vode sjedilački način života.
To uključuje mekušce, koji su se savršeno prilagodili vibracijama tekuće ljuske Zemlje. Na najvećim plimama, kamenice se počinju aktivno razmnožavati, što ukazuje da povoljno reagiraju na takve promjene u strukturi elementa vode.
Ali ne reaguju svi organizmi tako povoljno na vanjske promjene. Mnoge vrste živih bića pate od periodičnih fluktuacija nivoa vode.
Iako priroda uzima svoj danak i koordinira promjene u ukupnoj ravnoteži planete, biološke supstance se prilagođavaju uvjetima koje im predstavlja aktivnost Mjeseca i Sunca.
Uticaj oseka i oseka na ljudski život
On opšte stanje osoba ovaj fenomen utiče više od mjesečevih faza, na koje ljudsko tijelo može biti imuno. Međutim, oseke i oseke najviše utiču na proizvodne aktivnosti stanovnika naše planete. Nerealno je uticati na strukturu i energiju plime i oseke mora, kao i okeanske sfere, jer njihova priroda zavisi od gravitacije Sunca i Mjeseca.
U osnovi, ovaj ciklični fenomen donosi samo uništenje i nevolje. Moderne tehnologije to dozvoljavaju negativan faktor usmjeriti ga u pozitivnom smjeru.
Primjer takvih inovativnih rješenja bi bili bazeni dizajnirani da hvataju takve vibracije. bilans vode. Moraju se izgraditi uzimajući u obzir da je projekat isplativ i praktičan.
Da biste to učinili, potrebno je stvoriti takve bazene prilično značajne veličine i volumena. Elektrane za zadržavanje uticaja plime i oseke Zemljinih vodnih resursa su nove, ali prilično obećavajuće.
Pogledajte video o osekama i osekama:
Proučavanje koncepta oseka i oseka na Zemlji, njihovog uticaja na životni ciklus planete, misterija porekla lažnih talasa - sve su to glavna pitanja za naučnike specijalizovane za ovu oblast. Rješenje ovih aspekata zanimljivo je i običnim ljudima koje zanimaju problemi utjecaja stranih faktora na planetu Zemlju.
Postoji porast i pad vode. Ovo je fenomen morskih oseka i oseka. Već u davna vremena posmatrači su primijetili da plima dolazi neko vrijeme nakon kulminacije Mjeseca na mjestu posmatranja. Štaviše, plime su najjače u danima mladog i punog mjeseca, kada se centri Mjeseca i Sunca nalaze približno na istoj pravoj liniji.
Uzimajući to u obzir, I. Newton je objasnio plimu i oseku djelovanjem gravitacije sa Mjeseca i Sunca, odnosno činjenicom da različite dijelove Zemlje Mjesec privlači na različite načine.
Zemlja se okreće oko svoje ose mnogo brže nego što se Mjesec rotira oko Zemlje. Kao rezultat toga, plimna grba (relativni položaj Zemlje i Mjeseca prikazana je na slici 38) se pomiče, plimni talas prolazi Zemljom i nastaju plimne struje. Kako se val približava obali, visina vala se povećava kako se dno diže. U unutrašnjim morima visina plimnog vala je samo nekoliko centimetara, ali na otvorenom okeanu doseže oko jedan metar. U povoljno lociranim uskim zaljevima, visina plime se povećava nekoliko puta više.
Trenje vode o dno, kao i deformacija Zemljine čvrste ljuske, praćeni su oslobađanjem toplote, što dovodi do disipacije energije iz sistema Zemlja-Mjesec. Budući da je plimna grba na istoku, maksimalna plima se javlja nakon vrhunca Mjeseca, privlačenje grbe uzrokuje ubrzanje Mjeseca i usporavanje Zemljine rotacije. Mjesec se postepeno udaljava od Zemlje. Zaista, geološki podaci pokazuju da su u periodu jure (prije 190-130 miliona godina) plime bile mnogo veće, a dani kraći. Treba napomenuti da kada se udaljenost do Mjeseca smanji za 2 puta, visina plime se povećava 8 puta. Trenutno se dan povećava za 0,00017 s godišnje. Dakle, za oko 1,5 milijardi godina njihova dužina će se povećati na 40 današnjih dana. Mjesec će biti iste dužine. Kao rezultat toga, Zemlja i Mjesec će uvijek biti okrenuti jedno prema drugom istom stranom. Nakon toga, Mjesec će se početi postepeno približavati Zemlji i za još 2-3 milijarde godina bit će rastrgan plimnim silama (ako, naravno, do tada još postoji Sunčev sistem).
Uticaj Mjeseca na plimu
Razmotrimo, slijedeći Newtona, detaljnije plime i oseke uzrokovane privlačenjem Mjeseca, budući da je utjecaj Sunca znatno (2,2 puta) manji.
Zapišimo izraze za ubrzanja uzrokovana privlačenjem Mjeseca za različite tačke Zemlje, uzimajući u obzir da su za sva tijela u datoj tački prostora ta ubrzanja ista. U inercijskom referentnom sistemu povezanom sa centrom mase sistema, vrijednosti ubrzanja će biti:
A A = -GM / (R - r) 2 , a B = GM / (R + r) 2 , a O = -GM / R 2 ,
Gdje aa, a O, a B— ubrzanja uzrokovana privlačenjem Mjeseca u tačkama A, O, B(Sl. 37); M— Mesečeva masa; r— poluprečnik Zemlje; R- udaljenost između centara Zemlje i Mjeseca (za proračune može se uzeti jednako 60 r); G— gravitaciona konstanta.
Ali mi živimo na Zemlji i vršimo sva posmatranja u referentnom sistemu koji je povezan sa centrom Zemlje, a ne sa centrom mase Zemlje - Mjesecom. Za prelazak na ovaj sistem potrebno je od svih ubrzanja oduzeti ubrzanje centra Zemlje. Onda
A’ A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 , a’ B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2 .
Izvršimo radnje u zagradama i uzmimo to u obzir r malo u poređenju sa R a u zbrojima i razlikama može se zanemariti. Onda
A’ A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3 .
Ubrzanje a’A I a’B identične po veličini, suprotnog smjera, svaki usmjeren od centra Zemlje. Zovu se plimna ubrzanja. U tačkama C I D plimna ubrzanja su manja po veličini i usmjerena su prema centru Zemlje.
Plimna ubrzanja su ubrzanja koja nastaju u referentnom okviru povezanom s tijelom zbog činjenice da, zbog konačnih dimenzija ovog tijela, njegove različite dijelove tijelo koje uznemirava različito privlači. U tačkama A I B ispada da je ubrzanje gravitacije manje nego u tačkama C I D(Sl. 37). Shodno tome, da bi pritisak na istoj dubini bio isti (kao u komunikacijskim posudama) na ovim tačkama, voda mora porasti, formirajući takozvanu plimnu grbu. Proračuni pokazuju da je porast vode ili plime na otvorenom okeanu oko 40 cm.U priobalnim vodama je mnogo veći, a rekord je oko 18 m. Newtonova teorija to ne može objasniti.
Na obalama mnogih vanjskih mora možete vidjeti zanimljivu sliku: ribarske mreže su razvučene duž obale nedaleko od vode. Štaviše, ove mreže nisu bile postavljene za sušenje, već za ulov ribe. Ako ostanete na obali i promatrate more, sve će vam biti jasno. Sada voda počinje da raste, a tamo gde je pre samo nekoliko sati bio sprud, talasi prskaju. Kada se voda povukla, pojavile su se mreže u kojima su ljuskama svjetlucale zapetljane ribe. Ribari su obišli mreže i izvadili svoj ulov. Materijal sa sajta
Ovako jedan očevidac opisuje početak plime: „Stigli smo do mora“, rekao mi je jedan saputnik. Pogledao sam oko sebe u nedoumici. Ispred mene je zaista bila obala: trag mreškanja, napola zatrpana lešina tuljana, rijetki komadi naplavine, krhotine školjki. A onda je bilo ravno prostranstvo... i bez mora. Ali nakon otprilike tri sata, nepomična linija horizonta počela je da diše i uznemirila se. A sada je morski talas počeo da blista iza nje. Plima se nekontrolirano kotrljala naprijed po sivoj površini. Prestižući jedni druge, talasi su naleteli na obalu. Jedno za drugim, daleke stene su tonule - a svuda okolo se vidi samo voda. Baca mi slani sprej u lice. Umjesto mrtve ravnice, vodeno prostranstvo živi i diše preda mnom.”
Kada plimni val uđe u zaljev, koji ima oblik lijevka, čini se da ga obale zaljeva sabijaju, uzrokujući da se visina plime poveća nekoliko puta. Dakle, u zalivu Fundy istočna obala U Sjevernoj Americi visina plime dostiže 18 m. U Evropi se najviše plime (do 13,5 metara) javljaju u Bretanji u blizini grada Saint-Malo.
Vrlo često plimni talas ulazi u ušća
Sadržaj članka
plime i tokovi, periodične fluktuacije nivoa vode (rastanja i padanja) u vodenim područjima na Zemlji, koje su uzrokovane gravitacionim privlačenjem Mjeseca i Sunca koji djeluju na rotirajuću Zemlju. Sva velika vodena područja, uključujući okeane, mora i jezera, podložna su plimi u jednom ili drugom stepenu, iako su mala u jezerima.
Reverzibilni vodopad
(obrnuti smjer) je još jedan fenomen povezan s plimom u rijekama. Tipičan primjer je vodopad na rijeci Saint John (New Brunswick, Kanada). Ovdje kroz usku klisuru voda za vrijeme plime prodire u sliv koji se nalazi iznad niskog vodostaja, ali nešto ispod visokog vodostaja u istoj klisuri. Tako nastaje barijera, kroz koju voda formira vodopad. Za vrijeme oseke voda teče nizvodno kroz suženi prolaz i, savladavajući podvodnu izbočinu, formira običan vodopad. Tokom plime, strmi val koji prodire kroz klisuru pada poput vodopada u sliv iznad njega. Povratni tok se nastavlja sve dok nivoi vode sa obe strane praga ne budu jednaki i plima ne počne da pada. Zatim se vodopad okrenut nizvodno ponovo obnavlja. Prosječna razlika u vodostaju u klisuri je cca. 2,7 m, međutim, pri najvećim plimama, visina direktnog vodopada može premašiti 4,8 m, a obrnutog - 3,7 m.
Najveće amplitude plime.
Najveću plimu na svijetu stvaraju jake struje u zalivu Minas u zalivu Fundy. Fluktuacije plime i oseke ovdje karakterizira normalan tok sa poludnevnim periodom. Nivo vode u vrijeme plime često poraste za više od 12 m za šest sati, a zatim opadne za istu količinu u narednih šest sati. Kada se istog dana desi efekat prolećne plime, položaj Meseca u perigeju i maksimalna deklinacija Meseca, nivo plime može dostići i 15 m. Ova izuzetno velika amplituda fluktuacija plime delom je posledica levkastog oblika. oblik zaljeva Fundy, gdje se dubine smanjuju, a obale se približavaju prema vrhu zaljeva.
Vjetar i vrijeme.
Vjetar je napet značajan uticaj na fenomene plime i oseke. Vjetar s mora gura vodu prema obali, visina plime raste iznad normale, a za vrijeme oseke i vodostaj prelazi prosjek. Naprotiv, kada vjetar puše s kopna, voda se odbacuje od obale, a nivo mora opada.
Zbog povećanja atmosferski pritisak na ogromnoj površini vode, nivo vode opada kako se dodaje superponirana težina atmosfere. Kada se atmosferski pritisak poveća za 25 mmHg. čl., vodostaj opada za približno 33 cm.. Smanjenje atmosferskog pritiska uzrokuje odgovarajući porast nivoa vode. Posljedično, oštar pad atmosferskog tlaka u kombinaciji s uraganskim vjetrovima može uzrokovati primjetan porast nivoa vode. Takvi valovi, iako se zovu plimni, zapravo nisu povezani s utjecajem plimnih sila i nemaju periodičnost karakterističnu za fenomene plime i oseke. Nastanak spomenutih valova može se povezati ili s orkanskim vjetrovima ili s podvodnim potresima (u posljednjem slučaju nazivaju se seizmičkim morski talasi ili cunami).
Korištenje energije plime i oseke.
Četiri metode su razvijene za iskorištavanje energije plime, ali najpraktičnija je stvaranje sistema plimnog bazena. U isto vrijeme, fluktuacije nivoa vode povezane s pojavama plime i oseke koriste se u sistemu zaključavanja tako da se konstantno održava razlika u nivou, što omogućava generiranje energije. Snaga plimnih elektrana direktno ovisi o površini bazena zamka i razlici potencijalnog nivoa. Potonji faktor je, zauzvrat, funkcija amplitude fluktuacija plime i oseke. Ostvarljiva razlika u nivou je daleko najvažnija za proizvodnju električne energije, iako cijena objekata ovisi o površini bazena. Trenutno rade velike elektrane na plimu i oseke u Rusiji na poluostrvu Kola i u Primorju, u Francuskoj na ušću rijeke Rance, u Kini kod Šangaja, kao i u drugim dijelovima svijeta.
| INFORMACIJE O PLIMI U NEKIM LUKAMA SVIJETA | ||||
| Port | Interval između plime i oseke | Prosječna visina plime, m | Visina proljetne plime, m | |
| h | min | |||
| m. Morris-Jessep, Grenland, Danska | 10 | 49 | 0,12 | 0,18 |
| Reykjavik, Island | 4 | 50 | 2,77 | 3,66 |
| R. Koksoak, Hudsonov moreuz, Kanada | 8 | 56 | 7,65 | 10,19 |
| St. John's, Newfoundland, Kanada | 7 | 12 | 0,76 | 1,04 |
| Barntko, Bay of Fundy, Kanada | 0 | 09 | 12,02 | 13,51 |
| Portland, SAD Maine, SAD | 11 | 10 | 2,71 | 3,11 |
| Boston, SAD Massachusetts, SAD | 11 | 16 | 2,90 | 3,35 |
| New York, NY Njujork, SAD | 8 | 15 | 1,34 | 1,62 |
| Baltimore, pc. Merilend, SAD | 6 | 29 | 0,33 | 0,40 |
| miami plaža Florida, SAD | 7 | 37 | 0,76 | 0,91 |
| Galveston, pc. Teksas, SAD | 5 | 07 | 0,30 | 0,43* |
| O. Maraca, Brazil | 6 | 00 | 6,98 | 9,15 |
| Rio de Janeiro, Brazil | 2 | 23 | 0,76 | 1,07 |
| Callao, Peru | 5 | 36 | 0,55 | 0,73 |
| Balboa, Panama | 3 | 05 | 3,84 | 5,00 |
| San Francisco Kalifornija, SAD | 11 | 40 | 1,19 | 1,74* |
| Seattle, Washington, Sjedinjene Američke Države | 4 | 29 | 2,32 | 3,45* |
| Nanaimo, Britanska Kolumbija, Kanada | 5 | 00 | ... | 3,42* |
| Sitka, Aljaska, SAD | 0 | 07 | 2,35 | 3,02* |
| Sunrise, Cook Inlet, SAD Aljaska, SAD | 6 | 15 | 9,24 | 10,16 |
| Honolulu, pc. Havaji, SAD | 3 | 41 | 0,37 | 0,58* |
| Papeete, otprilike. Tahiti, Francuska Polinezija | ... | ... | 0,24 | 0,33 |
| Darwin, Australija | 5 | 00 | 4,39 | 6,19 |
| Melburn, Australija | 2 | 10 | 0,52 | 0,58 |
| Rangun, Mjanmar | 4 | 26 | 3,90 | 4,97 |
| Zanzibar, Tanzanija | 3 | 28 | 2,47 | 3,63 |
| Cape Town, Južna Afrika | 2 | 55 | 0,98 | 1,31 |
| Gibraltar, Vlad. Velika britanija | 1 | 27 | 0,70 | 0,94 |
| Granville, Francuska | 5 | 45 | 8,69 | 12,26 |
| Leath, UK | 2 | 08 | 3,72 | 4,91 |
| London, Velika Britanija | 1 | 18 | 5,67 | 6,56 |
| Dover, UK | 11 | 06 | 4,42 | 5,67 |
| Avonmouth, UK | 6 | 39 | 9,48 | 12,32 |
| Ramsey, Fr. Maine, UK | 10 | 55 | 5,25 | 7,17 |
| Oslo, Norveška | 5 | 26 | 0,30 | 0,33 |
| Hamburg, Njemačka | 4 | 40 | 2,23 | 2,38 |
| * Dnevna amplituda plime. | ||||
Šta je oseka i oseka
Na mnogim morskim obalama možete vidjeti kako nivo vode ravnomjerno opada s određenom periodičnošću i ostaje samo viskozno tlo. Ovaj proces se naziva oseka. Međutim, nakon nekoliko sati nivo vode ponovo raste i tlo na obali je ponovo prekriveno vodom. Ovaj proces se naziva plima. Nivo vode se redovno menja dva puta dnevno.
Kada oseke pređu na oseku
Plima i plima redovno se zamjenjuju: oseku prati plima, a zatim sljedeća oseka. Najviši nivo voda u moru ili okeanu za vrijeme plime naziva se visoka voda, a minimalna voda za vrijeme oseke je, shodno tome, niska voda. Ciklus “osema – oseka – oseka – plima – plima” traje 12 sati i 25 minuta. To znači da se oseke i oseke mogu posmatrati dva puta dnevno.
Kako nastaju oseke i oseke?
Gravitaciona sila Mjeseca uzrokuje formiranje prvog plimnog grebena u moru na strani Zemlje koja je okrenuta prema njemu. Zbog zakona fizike povezanih s rotacijom Zemlje i pojavom centrifugalne sile, na suprotnoj strani Zemlje formira se drugi plimni greben, čak moćniji od prvog. Stoga i ovdje nivo vode raste.
Između ova dva grebena pada i plima nestaje! A Sunce, silom svoje gravitacije, utiče na Zemlju, kao i na oseke i oseke. Ali sila Sunca je mnogo manja od Mjeseca, iako je masa Sunca 30 miliona puta veća od mase Mjeseca. Razlog tome leži u činjenici da je Sunce 390 puta dalje od Zemlje nego što je Mjesec od Zemlje.
Prva plimna hidroelektrana
Zbog oseke i oseke, odnosno podizanja i pada nivoa mora, stvara se mnogo energije. Može se koristiti za proizvodnju električne energije. Prva i trenutno najveća plimna hidroelektrana na svijetu izgrađena je u estuariju (uski zaljev ušća) rijeke Rane (Saint-Malo, Francuska) i puštena u rad 1966. godine. Tamo je razlika između oseke i oseke veoma velika (amplituda 8,5 metara).
Koji drugi faktori utiču na oseke i oseke?
Osim sila gravitacije, kosmičkih tijela, Mjeseca i Sunca, na oseke i oseke utiču i drugi faktori: rotacija Zemlje usporava plimu, obale ne dozvoljavaju da se voda diže. Osim toga, na plimu i oseku utiču jake oluje, tokom kojih je otežan odliv morske vode sa obale. Stoga je njegov nivo na takvim mjestima mnogo veći nego kod normalne plime. Na plimu i oseku utiče i sila vjetra: ako duva s obale, nivo vode pada znatno ispod normalnog.
Da li su oseke i oseke uvijek vidljive?
Kažu da u nekim morima, na primjer na Mediteranu ili Baltiku, nema oseka i oseka. Naravno, to nije tačno, jer ih ima u svim morima. Međutim, u Sredozemnom i Baltičkom moru razlika između visoke i niske vode (amplituda plime i oseke) je toliko mala da je praktički neprimjetna. U Sjevernom moru, naprotiv, vrlo se jasno razlikuju oseke i oseke.
Plimni talasi nastaju u okeanima i kreću se u rubna mora. Ako je rubno more povezano s oceanom samo uskim tjesnacem, kao što je Sredozemno more, plimni valovi ili ne dopiru do njega ili su vrlo slabi. Sjeverno more komunicira sa Atlantikširok tjesnac, tako da plimni valovi lako dopiru do obale i plima je jasno vidljiva na ovom mjestu.
Šta je prolećna plima
Posebno jake oseke i oseke mogu se uočiti tokom 14 dana, kada su Mesec i Sunce u liniji sa Zemljom tokom punog meseca i mladog meseca (sizigija). U ovom trenutku, plimne sile oba nebeska tijela, koja djeluju u istom smjeru, se zbrajaju i povećavaju plimu. Takozvana proljetna plima počinje, kada se puna voda popne na najviši nivo. Shodno tome, za vrijeme oseke voda pada na najniži nivo.
Kolika je amplituda plime i oseke
Razlika između visoke i niske vode za vrijeme plime i oseke naziva se amplituda. U ovom slučaju, gravitacijske sile Sunca i Mjeseca igraju svoju ulogu: kada se međusobno jačaju, amplituda se povećava (sizigijska plima), a kada gravitacijske sile oslabe, amplituda se, naprotiv, smanjuje (kvadraturna plima). Na otvorenom moru amplituda plime ne prelazi 50 centimetara. Na obalama je, naprotiv, mnogo veća.
Tako je na njemačkoj obali Sjevernog mora, na primjer, 2-3 metra, na engleskoj obali Sjevernog mora - do 8 metara, au zalivu Saint-Malo (Francuska) u Engleskom kanalu - do 11 metara. To se može objasniti činjenicom da u plitkim vodama plimni valovi, kao i svi drugi, gube brzinu i usporavaju se, uzrokujući porast nivoa vode.
Šta je kvadraturna plima
Sedam dana nakon punog mjeseca i mladog mjeseca, Sunce, Zemlja i Mjesec više nisu na istoj liniji. Kada plimne sile Mjeseca i Sunca međusobno djeluju pod pravim uglom jedna prema drugoj, počinje kvadraturna plima: visoka voda lagano raste, a niski vodostaj praktički ne pada.
Šta su plimne struje
Plima i oseka ne samo da uzrokuju porast i pad nivoa vode. Dok se more diže i spušta, voda se kreće naprijed-natrag. Na otvorenom moru to je jedva primjetno, ali u tjesnacima i uvalama gdje je kretanje vode ograničeno, mogu se uočiti plimne struje. U prvom slučaju (plimna struja) usmjerena je prema obali, u drugom (struja oseke) - prema suprotnoj strani. Stručnjaci obično promjenu plimnih struja nazivaju okretom. U trenutku okretanja voda ostaje unutra mirno stanje, a ovaj fenomen se naziva “mrtvom tačkom” plime.
Gdje se primjećuju najveće amplitude plime i oseke?
Zaliv Fundy na istočnoj obali Kanade može se pohvaliti nekim od najvećih plime i oseke na planeti. To znači da je razlika između visoke i niske vode za vrijeme plime i oseke ovdje maksimalna. U vrijeme proljetne plime dostiže 21 metar. Ranije su ribari postavljali mreže kada je voda bila puna, a sakupljali ribu iz njih za vrijeme niske vode: neobičan način fishing!
Kako nastaje olujni udar?
Olujna plima se naziva kada se voda kotrlja na obale posebno visoko. Nastaje zbog jaki vjetrovi, koji duvaju prema kopnu i dolaze s proljetnom plimom. Podsjetimo: tokom nje visoka voda raste posebno visoko, a mala pada posebno nisko. To se dešava tokom perioda punog mjeseca i mladog mjeseca.
Jačina vjetrova i njihovo trajanje dovode do pojave olujne plime, kada se voda podigne više od metra iznad sredine plime. Postoji jaka olujna plima, u kojoj voda poraste za 2,5 metra, i super jaka plima, kada voda poraste za više od 3 metra.
Koju brzinu mogu dostići plimne struje?
U dubinama okeana plimne struje dostižu brzinu od oko kilometar na sat. U uskim tjesnacima može se kretati od 15 do 20 kilometara na sat.